高性能聚四氟乙烯（PTFE）纤维的结构与性能
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发布时间：2019-09-20
1、PTFE纤维的发展史
聚四氟乙烯(PTFE)又称特氟隆(Teflon)，我国称之为“氟纶”，是在 1938 年进行氟烷制冷剂试验中偶然发现的，早被应用于军事工业，现已逐渐推广到民用产品中。
以 PTFE 粉末为原料，应用多种纺丝手段或薄膜切割或原纤化等方法，可得到具备多种良好性能的 PTFE 纤维。PTFE 纤维是早实现产业化的特种合成纤维，由美国杜邦公司于 1953 年研发，1957年工业化生产。奥地利兰精集团于 20 世纪70 年代初成功开发了膜裂纺丝工艺，并将此工艺广泛应用于聚烯烃纤维的生产。
我国在PTFE 纤维的制备和开发方面起步较晚，但发展较快。2011 年，我国成功地通过膜裂纺丝法制备出高性能 PTFE 纤维，且该方法可以达到千吨级产业化项目的量产。如今，我国产 PTFE 纤维的产量现已超过全球总量的 50，且纤维的部分性能超过同类国际产品。
2、PTFE的结构与性能
PTFE 为结构完全对称的非性线性高分子，无支链，大分子链呈螺旋形结构，而非像C、H分子链一样的锯齿形。其主链上的碳原子被氟原子紧密地包围着，分子链难以遭到破坏;侧向全部为稳定的C—F键，键能很高，不易被破坏。PTFE 分子的偶矩小，表面自由能和吸引力很低。
由于具有内在的稳定性、链结构的不活泼性等多种特性，PTFE 纤维对于高温和化学作用的综合影响具有强的适应能力。
由于PTFE的特殊分子结构，其取向度和热稳定性非常好，可长期在-250-260℃下使用，短时使用温度可达300℃。且使用时允许温度波动、突变，且低温时不变脆。同时其抗老化能力佳，对紫外线稳定，室外暴露15年后纤维力学性能未发生显著变化。此外PTFE纤维抗强酸强碱以及强氧化性物质，化学性质十分稳定，仅芳烃和卤化胺有轻微溶胀以外，其他有机溶剂对其无作用。另外，由于其表面能较低，其疏水性也相当出色，与水的接触角约为120°，通过后整理工艺可以用于自清洁材料。除此之外，由于氟原子带来的化学稳定性和超高电负性，其阻燃性、粘附性、润滑性也相当优异，摩擦系数比大部分化学纤维低，是一种性能高性能材料。
将PTFE进行纺丝后，纤维的纵向表面有很多沟槽，增大了纤维的表面积，一些纤维的表面有很多分枝，纤维的横截面是片状，不规则的，有粗糙的边缘，这是由于膜裂法形成的，是在纤维的纺纱过程中增大纤维之间的抱合力。
